KR101194846B1 - Apparatus and method for manufacturing silicon thin plate using continuous casting - Google Patents

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Abstract

실리콘 박판 제조의 생산성 및 품질 향상에 기여할 수 있는 연속주조법을 이용한 실리콘 박판 제조 장치 및 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 연속주조법을 이용한 실리콘 박판 제조 장치는 실리콘 원료가 공급되는 실리콘 원료 투입부; 공급된 실리콘 원료를 용융하여 실리콘 용탕을 형성하는 실리콘 용융부; 상기 실리콘 용탕을 공급받아 저장한 후, 상기 실리콘 용탕을 일정한 두께의 용융물로 토출하는 실리콘 용탕 저장부; 상기 실리콘 용탕 저장부의 하부에 배치되며, 상기 토출되는 실리콘 용융물을 이송하는 하부 이송기판; 및 상기 이송되는 실리콘 용융물을 냉각하여 박판을 형성하는 실리콘 박판 형성부;를 포함하고, 상기 실리콘 용탕 저장부에서 상기 실리콘 용탕의 표면 온도는 1300 ~ 1400 ℃이고, 상기 하부 이송기판의 온도는 800 ~ 1400 ℃ 이며, 상기 하부 이송기판의 이동속도는 300 ~ 1400 cm/min인 것을 특징으로 한다.
Disclosed are a silicon thin film manufacturing apparatus and method using a continuous casting method that can contribute to the improvement in productivity and quality of silicon thin film manufacturing.
Silicon thin film manufacturing apparatus using a continuous casting method according to the present invention comprises a silicon raw material input unit is supplied with a silicon raw material; A silicon melter for melting the supplied silicon raw material to form a silicon melt; A silicon molten metal storage unit configured to receive and store the molten silicon, and then discharge the molten silicon into a melt having a predetermined thickness; A lower transfer substrate disposed under the silicon molten metal storage unit and transferring the discharged silicon melt; And a silicon sheet forming part for cooling the transferred silicon melt to form a thin plate. The silicon melt storage part may have a surface temperature of 1300 ° C. to 1400 ° C. and a temperature of the lower transfer substrate. It is 1400 ℃, the movement speed of the lower transfer substrate is characterized in that 300 ~ 1400 cm / min.

Description

연속주조법을 이용한 실리콘 박판 제조 장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING SILICON THIN PLATE USING CONTINUOUS CASTING}Apparatus and method for manufacturing silicon thin plate using continuous casting method {APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING SILICON THIN PLATE USING CONTINUOUS CASTING}

본 발명은 태양전지용 기판 등으로 이용할 수 있는 실리콘 박판의 제조 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연속 주조법(continuous casting)을 이용하여 높은 생산성 및 품질 향상에 기여할 수 있는 연속주조법을 이용한 실리콘 박판 제조 장치 및 방법 에 관한 것이다.
The present invention relates to a manufacturing technology of a silicon thin plate that can be used as a solar cell substrate, and more particularly, a silicon thin plate manufacturing apparatus using a continuous casting method that can contribute to high productivity and quality improvement by using a continuous casting method (continuous casting) And to a method.

실리콘 태양전지의 핵심부품인 실리콘 기판은 태양전지 모듈 단가의 약 28%를 차지하고 있다. Silicon substrates, a key component of silicon solar cells, account for about 28% of solar cell module prices.

태양전지용 실리콘 기판은 일반적으로 실리콘 용융후, 용융된 실리콘을 응고시켜 단결정 실리콘 잉곳(ingot) 또는 다결정 실리콘 블록을 제조한 후, 수 차례에 걸친 절단 공정을 통하여 제조된다.Generally, a silicon substrate for a solar cell is manufactured by melting a silicon, solidifying the molten silicon to produce a single crystal silicon ingot or a polycrystalline silicon block, and then cutting through several cutting processes.

상기의 실리콘 기판 제조 방법들의 경우, 절단 공정에 의하여 실리콘 원료 손실이 40 ~ 50% 발생하여 제조단가 상승의 주원인으로 작용하고 있다. In the case of the silicon substrate manufacturing method, the silicon raw material loss is generated 40-50% by the cutting process, which is the main cause of the increase in manufacturing cost.

이와 같은 절단 손실을 근본적으로 제거하기 위해, 실리콘을 용탕으로부터 실리콘 기판을 직접 제조하는 기술이 개발되고 있다. In order to fundamentally eliminate such cutting loss, a technique for producing a silicon substrate directly from the molten metal has been developed.

실리콘 기판의 직접 제조 기술은 수직성장법과 수평성장법으로 구분된다. 수직성장법은 이미 양산화가 진행 중에 있으나, 성장 속도가 느리다. 반면, 수평성장법은 높은 성장속도에도 불구하고 양산화가 진행되지 못하고 있다. The direct manufacturing technology of silicon substrates is divided into a vertical growth method and a horizontal growth method. The vertical growth method is already in mass production, but the growth rate is slow. On the other hand, the horizontal growth method has not been mass-produced despite the high growth rate.

실리콘 직접 제조를 위한 종래의 수평성장법의 경우, 대표적으로 RGS(Ribbon growth on substrate)법이 있다. 그러나 RGS법은 실리콘 용탕 저장 용기 내부에서 고화를 제어하며, 블레이드를 이용하여 형상 제어를 하기 때문에 다음과 같은 문제점이 있다. In the case of the conventional horizontal growth method for direct silicon production, there is typically a ribbon growth on substrate (RGS) method. However, the RGS method controls the solidification inside the molten silicon storage container and has the following problems because the shape is controlled by using a blade.

우선, RGS법의 경우 실리콘 용탕 저장 용기 내부에서 고화를 제어하는데, 용기 내부에서 고화를 일으키기 위해서는 밀리세컨(msec) 이하로 고화 시간을 제어해야 한다. 만약, 약간만 고화 시간이 지나치면 블레이드에 고화된 기판이 끼게 되어 장치 자체가 파손될 수 있다. First, in the case of the RGS method, the solidification is controlled inside the molten silicon storage container. In order to cause the solidification inside the container, the solidification time must be controlled to less than a millisecond (msec). If only a small amount of solidification time is passed, the solidified substrate may be caught in the blade, and the device itself may be damaged.

또한, 균일한 고화를 위해서는 실리콘 용탕의 온도를 전체 기판 면적에 대해 균일하게 조절해야 한다. 그러나, 유동성이 강한 실리콘 용탕의 온도를 균일하게 제어하는 것은 매우 어렵다. In addition, in order to uniformly solidify, the temperature of the silicon melt must be uniformly controlled over the entire substrate area. However, it is very difficult to uniformly control the temperature of the molten silicon melt.

또한, RGS법의 경우, 기판의 형상 제어를 위해 블레이드를 사용한다. 이 경우 블레이드가 파손될 확률이 높으며, 블레이드와 실리콘 기판의 기계적인 접촉은 기판의 오염을 가져올 여지가 높은 문제점이 있다.
In the case of the RGS method, a blade is used to control the shape of the substrate. In this case, there is a high probability that the blade is broken, and mechanical contact between the blade and the silicon substrate has a high possibility of causing contamination of the substrate.

따라서, 종래의 실리콘 기판의 직접 제조 기술은 실리콘 기판의 생산성과 에너지 변환효율이 상충 관계에 놓여 있는 바, 실리콘 기판의 생산성 및 품질을 모두 높여 태양전지 기판 등으로 적용할 수 있는 실리콘 기판 제조 기술이 요구된다.
Therefore, the conventional silicon substrate direct manufacturing technology has a trade-off between the productivity of the silicon substrate and the energy conversion efficiency. Therefore, the silicon substrate manufacturing technology, which can be applied to solar cell substrates and the like, increases both the productivity and quality of the silicon substrate. Required.

본 발명의 목적은 연속 생산 및 물성제어가 용이한 연속주조법(continuous casting)을 이용하여, 실리콘 용탕으로부터 직접 실리콘 박판을 제조할 수 있으며, 제조되는 실리콘 박판의 표면 품질을 향상시킬 수 있는 연속주조법을 이용한 실리콘 박판 제조 장치를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to use a continuous casting method that facilitates continuous production and physical property control, and to produce a silicon thin film directly from the molten silicon, and to improve the surface quality of the silicon thin film produced. It is to provide a silicon thin film manufacturing apparatus used.

본 발명의 다른 목적은 연속주조법을 이용하여 실리콘 용탕으로부터 직접 실리콘 박판을 제조하여 실리콘 절단 손실을 제거할 수 있는 실리콘 박판 제조 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a method for producing a silicon thin film which can eliminate silicon cutting loss by manufacturing a silicon thin film directly from the molten silicon using a continuous casting method.

본 발명의 또 다른 목적은 연속주조법을 이용하여 제조되며, 표면 품질이 우수한 태양전지용 기판을 제공하는 것이다.
Still another object of the present invention is to provide a solar cell substrate manufactured by using a continuous casting method and having excellent surface quality.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연속주조법을 이용한 실리콘 박판 제조 장치는 실리콘 원료가 공급되는 실리콘 원료 투입부; 공급된 실리콘 원료를 용융하여 실리콘 용탕을 형성하는 실리콘 용융부; 상기 실리콘 용탕을 공급받아 저장한 후, 상기 실리콘 용탕을 일정한 두께의 용융물로 토출하는 실리콘 용탕 저장부; 상기 실리콘 용탕 저장부의 하부에 배치되며, 상기 토출되는 실리콘 용융물을 이송하는 하부 이송기판; 및 상기 이송되는 실리콘 용융물을 냉각하여 박판을 형성하는 실리콘 박판 형성부;를 포함하고, 상기 실리콘 용탕 저장부에서 상기 실리콘 용탕의 표면 온도는 1300 ~ 1400 ℃이고, 상기 하부 이송기판의 온도는 800 ~ 1400 ℃ 이며, 상기 하부 이송기판의 이동속도는 300 ~ 1400 cm/min인 것을 특징으로 한다.
Silicon thin plate manufacturing apparatus using a continuous casting method according to the present invention for achieving the above object is a silicon raw material input unit is supplied with a silicon raw material; A silicon melter for melting the supplied silicon raw material to form a silicon melt; A silicon molten metal storage unit configured to receive and store the molten silicon, and then discharge the molten silicon into a melt having a predetermined thickness; A lower transfer substrate disposed under the silicon molten metal storage unit and transferring the discharged silicon melt; And a silicon sheet forming part for cooling the transferred silicon melt to form a thin plate. The silicon melt storage part may have a surface temperature of 1300 ° C. to 1400 ° C. and a temperature of the lower transfer substrate. It is 1400 ℃, the movement speed of the lower transfer substrate is characterized in that 300 ~ 1400 cm / min.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연속주조법을 이용한 실리콘 박판 제조 방법은 (a) 실리콘 용탕 저장부의 하부 일측에 토출부를 형성하는 하부 이송기판을 예비 가열하는 단계(S410); (b) 실리콘 용융부 내부로 실리콘 원료를 장입하는 단계(S420); (c) 상기 실리콘 용융부 내부에서 장입된 실리콘 원료를 용융하여 실리콘 용탕을 형성하는 단계(S430); (d) 상기 실리콘 용융부 하부의 게이트를 개방하여 상기 실리콘 용탕을 출탕하는 단계(S440); (e) 실리콘 용탕 저장부에서 상기 출탕되는 실리콘 용탕을 저장하는 단계(S450); (f) 상기 하부 이송기판을 구동하여 상기 실리콘 용탕을 토출하는 단계(S460); 및 (g) 상기 하부 이송기판에 의하여 이송되는 실리콘 용용물을 냉각하여 박판을 형성하는 단계(S470);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Silicon thin plate manufacturing method using the continuous casting method according to the present invention for achieving the above another object comprises the steps of (a) preheating the lower transfer substrate to form a discharge portion on the lower side of the molten silicon storage (S410); (b) charging the silicon raw material into the silicon melt (S420); (c) melting the silicon raw material charged in the silicon melting unit to form a silicon melt (S430); (d) opening the gate under the silicon melter to tap the silicon melt (S440); (e) storing the melted silicon melt in the silicon melt storage unit (S450); (f) driving the lower transfer substrate to discharge the silicon melt (S460); And (g) cooling the silicon melt carried by the lower transfer substrate to form a thin plate (S470).

상기 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 태양전지용 실리콘 박판은 상기 제시된 방법에 의하여 제조되며, 200 ~ 400㎛ 두께를 갖는 것을 특징으로 한다.
Silicon thin film for a solar cell according to the present invention for achieving the above another object is manufactured by the method presented above, characterized in that having a thickness of 200 ~ 400㎛.

본 발명에 따른 연속주조법을 이용한 실리콘 박판 제조 장치 및 방법은 생산성 및 물성제어가 용이한 연속주조법을 이용함으로써 실리콘 절단 손실을 근본적으로 제거할 수 있다. 따라서, 실리콘 박판 제조의 생산성을 높일 수 있다. Silicon thin film manufacturing apparatus and method using the continuous casting method according to the present invention can essentially remove the silicon cutting loss by using a continuous casting method that is easy to control productivity and properties. Therefore, productivity of silicon thin plate manufacture can be improved.

또한, 본 발명에 따른 연속주조법을 이용한 실리콘 박판 제조 장치 및 방법은 공정 변수를 최적화하고, 불활성 가스 블로윙을 적용함으로써 제조되는 실리콘 박판의 품질을 향상시킬 수 있다. In addition, the apparatus and method for manufacturing a silicon thin plate using the continuous casting method according to the present invention can improve the quality of the silicon thin sheet manufactured by optimizing process parameters and applying an inert gas blowing.

따라서, 본 발명에 따른 연속주조법을 이용한 실리콘 박판 제조 장치 및 방법을 이용하여 제조된 실리콘 박판은 태양전지용 기판에 적용할 수 있다.
Therefore, the silicon thin plate manufactured using the apparatus and method for manufacturing a silicon thin plate using the continuous casting method according to the present invention can be applied to a substrate for a solar cell.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 연속주조법을 이용한 실리콘 박판 제조 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 적용될 수 있는 흑연 도가니의 예를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 적용될 수 있는 흑연 도가니의 다른 예를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 연속주조법을 이용한 실리콘 박판 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 5는 도 4에 도시된 방법으로 제조된 실리콘 박판의 표면을 나타내는 사진이다.
도 6은 도 4에 도시된 방법으로 제조된 실리콘 박판의 바닥면을 나타내는 사진이다.
도 7은 도 5에 도시된 실리콘 박판의 표면을 폴리싱한 후의 표면을 나타내는 사진이다.
1 schematically shows an apparatus for manufacturing a thin silicon sheet using a continuous casting method according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 shows an example of a graphite crucible that can be applied to the present invention.
Figure 3 shows another example of a graphite crucible that can be applied to the present invention.
4 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a silicon thin plate using a continuous casting method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a photograph showing a surface of a silicon thin film manufactured by the method illustrated in FIG. 4.
FIG. 6 is a photograph showing a bottom surface of a silicon thin plate manufactured by the method illustrated in FIG. 4.
FIG. 7 is a photograph showing a surface after polishing the surface of the silicon thin plate shown in FIG. 5.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the examples described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the examples disclosed below, but may be implemented in various forms, and only the examples are intended to complete the disclosure of the present invention and those skilled in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the scope of the invention, and the invention is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 연속주조법을 이용한 실리콘 박판 제조 장치 및 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
Hereinafter, an apparatus and method for manufacturing a silicon thin plate using the continuous casting method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 연속주조법을 이용한 실리콘 박판 제조 장치를 개략적으로 나타낸 것이다. 1 schematically shows an apparatus for manufacturing a thin silicon sheet using a continuous casting method according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 도시된 실리콘 박판 제조 장치(100)는 실리콘 원료 투입부(110), 실리콘 용융부(120), 실리콘 용탕 저장부(130), 하부 이송기판(140) 및 실리콘 박판 형성부(150)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the illustrated silicon thin film manufacturing apparatus 100 includes a silicon raw material input part 110, a silicon melt part 120, a silicon melt storage part 130, a lower transfer substrate 140, and a silicon thin film forming part. And 150.

실리콘 원료 투입부(110)는 외부로부터 실리콘 원료를 공급하여, 실리콘 용융부(120) 내부로 정해진 양으로 투입한다. The silicon raw material input unit 110 supplies the silicon raw material from the outside and inputs the silicon raw material in a predetermined amount into the silicon melting unit 120.

실리콘 용융부(120)는 공급된 실리콘 원료를 용융하여 실리콘 용탕을 형성한다. The silicon melter 120 melts the supplied silicon raw material to form a silicon melt.

실리콘의 경우, 금속과 달리 대략 700℃ 이하의 온도에서는 전기전도도가 낮아 전자기 유도에 의한 직접 가열이 어렵다. 따라서, 실리콘 원료는 도가니 열에 의한 간접 용융 방식으로 용융될 수 있다. 간접 용융 방식에 의한 실리콘 용융의 경우 도가니는 흑연 도가니가 이용될 수 있는데, 흑연의 경우 비금속 재질임에도 전기전도도 및 열전도도가 매우 높아 전자기 유도에 의한 도가니 가열이 쉽게 이루어질 수 있다. In the case of silicon, unlike the metal, at a temperature of about 700 ° C. or less, the electrical conductivity is low, so that direct heating by electromagnetic induction is difficult. Therefore, the silicon raw material can be melted in an indirect melting method by crucible heat. In the case of silicon melting by the indirect melting method, the crucible may be a graphite crucible. In the case of graphite, the crucible may be easily heated due to electromagnetic induction because the electrical conductivity and the thermal conductivity are very high.

다만, 실리콘이 흑연 도가니 열에 의하여 간접 용융될 경우, 실리콘 혹은 도가니 내측면의 오염 문제가 있다. However, when silicon is indirectly melted by graphite crucible heat, there is a problem of contamination of silicon or the inner surface of the crucible.

따라서, 700℃ 이하의 온도에서는 도가니 열에 의하여 실리콘을 간접 가열하고, 그 이상의 온도에서는 유도 용융을 통하여 실리콘 원료를 비접촉 용융시킴으로써 실리콘의 오염 문제를 최소화하는 것이 바람직하다. Therefore, it is desirable to minimize the contamination problem of silicon by indirectly heating the silicon by crucible heat at a temperature of 700 ° C. or lower, and non-contact melting of the silicon raw material through induction melting at a temperature above that.

유도 용융 방식으로 실리콘 원료를 용융시킬 경우, 실리콘 용융부(120)는 도 1에 도시된 바와 같이, 도가니(121), 유도 코일(122), 출탕부(123) 및 게이트(124)를 포함하는 유도 용융 장치가 될 수 있다. When the silicon raw material is melted by the induction melting method, the silicon melting part 120 includes a crucible 121, an induction coil 122, a tapping part 123, and a gate 124, as shown in FIG. 1. It may be an induction melting apparatus.

도가니(121)는 실리콘 원료를 저장하며, 하부에 출탕부(123)가 형성되어 있다. 유도 코일(122)은 도가니(121) 외측벽을 둘러싼다. 유도 코일(122)은 교류 전원과 연결된다. 게이트(124)는 도가니(121) 하부에 형성된 출탕부(123)를 개폐한다. 게이트(124)는 도 1에 도시된 바와 같이 바(bar) 타입이 될 수 있고, 밸브 타입이 될 수도 있다. The crucible 121 stores a silicon raw material, and a tapping part 123 is formed at a lower portion thereof. Induction coil 122 surrounds the outer wall of the crucible 121. Induction coil 122 is connected to an AC power source. The gate 124 opens and closes the tapping part 123 formed under the crucible 121. The gate 124 may be bar type or valve type as shown in FIG. 1.

실리콘 유도 용융 방식을 적용하기 위하여, 우선 수냉동 도가니를 적용할 수 있다. 그러나, 수냉동 도가니의 경우 많은 열손실이 존재하여 실리콘 용융 효율이 낮은 문제점이 있을 수 있다. In order to apply the silicon induction melting method, a water-cooled crucible may be applied first. However, in the case of a water-cooled crucible, there may be a problem that low heat dissipation efficiency of silicon exists.

따라서, 본 발명에서, 도가니(121)는 상기의 수냉동 도가니 대신, 실리콘의 유도 용융이 가능하면서도 용융 효율을 높일 수 있는 것을 이용하는 것이 바람직하다.Therefore, in the present invention, it is preferable that the crucible 121 is capable of increasing the melting efficiency while allowing induction melting of silicon instead of the water-cooled crucible.

이러한 예로 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은 종방향으로 슬릿이 형성되어 있는 흑연 도가니를 제시할 수 있다.
For example, a graphite crucible in which slits are formed in the longitudinal direction as shown in FIGS. 2 and 3 may be provided.

도 2는 본 발명에 적용될 수 있는 흑연 도가니의 예를 나타낸 것이다.Figure 2 shows an example of a graphite crucible that can be applied to the present invention.

도 2를 참조하면, 도시된 흑연 도가니는 외측벽(210)과 내측벽(220)을 관통하는 종방향의 복수의 슬릿(230)이 형성되어 있는 원통형 구조를 갖는다. Referring to FIG. 2, the illustrated graphite crucible has a cylindrical structure in which a plurality of longitudinal slits 230 penetrating the outer wall 210 and the inner wall 220 are formed.

도 2에 도시된 흑연 도가니의 경우, 일반적인 흑연 도가니와 달리 종방향으로 복수의 슬릿(230)이 형성되어 있다. 일반적인 흑연 도가니의 경우, 유도코일(122)에 교류 전원을 인가하더라도 흑연에 의해 전자기파가 차폐되어 도가니 내부에는 전자기력이 거의 작용하지 않았다. In the case of the graphite crucible shown in FIG. 2, unlike the general graphite crucible, a plurality of slits 230 are formed in the longitudinal direction. In the case of the general graphite crucible, electromagnetic waves are shielded by the graphite even if an AC power is applied to the induction coil 122, and the electromagnetic force hardly acts inside the crucible.

그러나, 종방향의 슬릿(230)이 형성된 경우 흑연 재질의 도가니임에도 불구하고 전자기파가 차폐되지 않고, 도가니 중심방향으로 전자기력이 강하게 작용하는 것이 실험결과 확인되었다. 그 결과, 도가니 내부의 중심방향으로 작용하는 전자기력에 의하여 도가니 내측벽에 접촉하지 않으면서 실리콘이 유도 용융되어 실리콘 용탕을 형성할 수 있었다. However, when the longitudinal slits 230 are formed, the electromagnetic wave is not shielded despite being a crucible made of graphite, and it was confirmed that the electromagnetic force acts strongly toward the center of the crucible. As a result, silicon was induced and melted without forming contact with the inner wall of the crucible by electromagnetic force acting toward the center of the crucible to form a molten silicon.

종방향의 복수의 슬릿(230)은 도가니 상부로부터 도가니의 내부의 바닥면(240) 부분까지 형성될 수 있다. 또한, 복수의 슬릿(230)은 도가니 둘레를 따라서 대칭적으로 형성된다.
The plurality of longitudinal slits 230 may be formed from the top of the crucible to a portion of the bottom surface 240 of the inside of the crucible. In addition, the plurality of slits 230 are symmetrically formed along the circumference of the crucible.

도 3은 본 발명에 적용될 수 있는 흑연 도가니의 다른 예를 나타낸 것이다. Figure 3 shows another example of a graphite crucible that can be applied to the present invention.

도 3에 도시된 도가니는 흑연 도가니로서, 도 2에 도시된 도가니 외측벽(210)과 내측벽을 관통하는 종방향의 복수의 슬릿(230) 외에 도가니 바닥면(240)의 가장자리로부터 중심방향으로 종방향의 복수의 슬릿(310)이 더 형성되어 있다. The crucible shown in FIG. 3 is a graphite crucible. The crucible shown in FIG. 2, in addition to the crucible outer wall 210 and the plurality of longitudinal slits 230 penetrating the inner wall, extends from the edge of the crucible bottom 240 to the center direction. A plurality of slits 310 in the direction are further formed.

편의상 도가니 외측벽(210)과 내측벽을 관통하는 종방향의 복수의 슬릿(230)을 제1슬릿이라 하고, 도가니 바닥면(240)의 가장자리로부터 중심방향으로 종방향의 복수의 슬릿(310)을 제2슬릿이라 한다. For convenience, the plurality of longitudinal slits 230 passing through the crucible outer wall 210 and the inner wall are called first slits, and the plurality of slits 310 in the longitudinal direction are centered from the edge of the crucible bottom surface 240. This is called the second slit.

제2슬릿은 제1슬릿으로부터 하부 방향으로으로 집중되는 와전류(eddy current)를 내부 바닥면(240)으로 고루 분산시켜 전자기력이 상부 방향으로 향하도록 한다. 이러한 제2슬릿을 통하여, 실리콘의 유도 용융시 도가니 내측벽 뿐만 아니라 바닥면에도 무접촉이 가능하게 하여 실리콘의 오염 등을 극소화할 수 있다.
The second slit evenly distributes the eddy current concentrated in the downward direction from the first slit to the inner bottom surface 240 so that the electromagnetic force is directed upward. Through the second slit, contactless contact with the bottom surface as well as the inner wall of the crucible during induction melting of silicon can minimize contamination of silicon.

다음으로, 실리콘 용탕 저장부(130)는 실리콘 용탕을 공급받아 저장한 후, 상기 실리콘 용탕을 일정한 두께의 용융물로 토출한다. Next, the silicon molten metal storage unit 130 receives and stores the molten silicon, and then discharges the molten silicon into a melt having a predetermined thickness.

실리콘 용탕 저장부(130)는 도 1에 도시된 바와 같이, 하부면이 개방되어 있을 수 있으며, 이 경우 실리콘 용탕 저장부(130) 하부에 배치되는 하부 이송기판(140)이 실리콘 용탕 저장부(130)의 하부면을 정의하게 된다. As shown in FIG. 1, the lower surface of the silicon melt storage unit 130 may be open, and in this case, the lower transfer substrate 140 disposed under the silicon melt storage unit 130 may include a silicon melt storage unit ( 130 will be defined.

또한, 실리콘 용탕 저장부(130)는 하부 일측에 실리콘 용탕이 토출되는 토출부(132)가 형성되어 있다. 토출부(132)는 별도의 토출홈이 될 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 토출부(132)의 하부면이 하부 이송기판(140)에 의하여 정의될 수 있다. In addition, the molten silicon storage unit 130 has a discharge portion 132 is formed to discharge the molten silicon on the lower side. The discharge part 132 may be a separate discharge groove, and as shown in FIG. 1, a lower surface of the discharge part 132 may be defined by the lower transfer substrate 140.

토출부(132)의 두께는 실리콘 박판의 두께를 결정하는 하나의 요소가 될 수 있으며, 대략 0.2 ~ 2 mm 정도가 될 수 있다. The thickness of the discharge part 132 may be one element that determines the thickness of the silicon thin plate, and may be about 0.2 to 2 mm.

또한 토출부(132)에 인접하여 냉각 장치(미도시)가 별도 배치될 수 있으며, 이 경우 실리콘 용탕이 냉각된 상태 또는 과냉각된 상태로 실리콘 용탕 저장부(130)로부터 토출될 수 있다.
In addition, a cooling device (not shown) may be disposed adjacent to the discharge part 132, and in this case, the silicon melt may be discharged from the silicon melt storage part 130 in a cooled state or a supercooled state.

하부 이송기판(140)은 실리콘 용탕 저장부(130)의 하부에 배치되며, 실리콘 용탕 저장부(130)로부터 토출되는 실리콘 용융물을 연속적으로 이송한다. The lower transfer substrate 140 is disposed under the silicon melt storage unit 130, and continuously transfers the silicon melt discharged from the silicon melt storage unit 130.

이러한 하부 이송기판(140)은 실리콘 용탕과의 온도차이를 최소화하기 위하여 예비 가열부(142)에 의하여 미리 가열되어 있는 것이 바람직하다. The lower transfer substrate 140 is preferably preheated by the preheater 142 in order to minimize the temperature difference with the molten silicon.

하부 이송기판(140)은 실리콘과 열팽창계수가 다른 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 하부 이송기판(140)의 열팽창계수가 실리콘과 다를 경우, 실리콘 용융물의 냉각 후 제조되는 실리콘 박판이 하부 이송기판(140)으로부터 쉽게 분리될 수 있으며, 하부 이송기판(140)의 재사용이 가능하다. The lower transfer substrate 140 is preferably formed of a material having a different coefficient of thermal expansion from silicon. When the thermal expansion coefficient of the lower transfer substrate 140 is different from the silicon, the silicon thin plate manufactured after the cooling of the silicon melt may be easily separated from the lower transfer substrate 140, and the lower transfer substrate 140 may be reused.

이러한 하부 이송기판(140)은 금속이나 세라믹이 될 수 있으며, 구체적으로 하부 이송기판은 SiC, Si3N4, 그라파이트(Graphite), 고밀도카본, Al2O3, 몰리브덴(Mo) 등이 하부 이송기판(140)의 재질로 이용될 수 있으며, 하부 이송기판(140)의 재질로 더욱 바람직하게는 SiC, Si3N4를 제시할 수 있다. The lower transfer substrate 140 may be a metal or ceramic, and specifically, the lower transfer substrate may be SiC, Si 3 N 4 , graphite, graphite, high density carbon, Al 2 O 3 , molybdenum (Mo), etc. It may be used as a material of the substrate 140, and more preferably SiC, Si 3 N 4 may be presented as the material of the lower transfer substrate 140.

하부 이송기판(140)은 하나의 기판으로 이루어질 수 있으며, 이송을 담당하는 이송 기판과 실리콘 용탕이 접촉하고 실리콘 박판을 형성하는 하부 기판으로 분리되어 있을 수 있다.
The lower transfer substrate 140 may be formed of a single substrate, and may be separated into a lower substrate which is in contact with the transfer substrate responsible for the transfer and the silicon melt and forms the silicon thin plate.

실리콘 박판 형성부(150)는 이송되는 실리콘 용융물을 냉각하여 박판을 형성한다. The silicon thin plate forming unit 150 cools the silicon melt to be transferred to form a thin plate.

본 발명에서 실리콘 박판 형성부(150)는 아르곤 가스, 헬륨 가스, 질소 가스 등과 같은 불활성 가스 블로윙(blowing) 방식으로 실리콘 용융물을 냉각할 수 있다. In the present invention, the silicon thin plate forming unit 150 may cool the silicon melt by an inert gas blowing method such as argon gas, helium gas, nitrogen gas, or the like.

불활성 가스 블로윙의 경우 실리콘 용융물의 급속 냉각하여 잔류하는 용융물을 제거하는 것에 기여할 수 있으며, 또한 표면 평탄화를 통하여 제조되는 실리콘 박판의 표면 형상 제어가 용이하다. In the case of inert gas blowing, it is possible to contribute to the rapid cooling of the silicon melt to remove the remaining melt, and it is also easy to control the surface shape of the silicon thin film produced through the surface planarization.

블로윙되는 불활성 가스의 양은 0.1 ~ 2 Nm3/h 가 될 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 블로윙되는 불활성 가스의 양은 실리콘 박판 형성부(150)의 위치와 형태에 따라 변화될 수 있다.
The amount of inert gas blown may be 0.1 ~ 2 Nm 3 / h, but is not necessarily limited thereto. The amount of inert gas blown may vary depending on the position and shape of the silicon thin film forming portion 150.

도 1에 도시된 실리콘 박판 제조 장치를 이용할 때, 제조되는 실리콘 박판의 생산성 및 품질은 용탕 저장부 내부의 실리콘 용탕 표면 온도, 하부 이송기판의 온도 및 하부 이송기판의 이송 속도에 의해 큰 영향을 받을 수 있다. 이들 공정 변수들은 각각 단독적으로 영향을 미치기 보다는 복합적인 작용을 통하여 제조되는 실리콘 박판의 생산성 등에 영향을 미친다. When using the silicon thin film manufacturing apparatus shown in FIG. 1, the productivity and quality of the silicon thin film to be produced are greatly influenced by the surface temperature of the silicon melt inside the molten metal reservoir, the temperature of the lower transfer substrate, and the transfer speed of the lower transfer substrate. Can be. These process variables each affect the productivity of the silicon sheet produced through a complex action rather than affecting each one alone.

바람직하기로는 실리콘 용탕 저장부(130)에서 실리콘 용탕의 표면 온도는 1300 ~ 1400℃이고, 하부 이송기판(140)의 온도는 800 ~ 1400 ℃ 이며, 하부 이송기판(140)의 이동속도는 300 ~ 1400 cm/min인 것을 제시할 수 있다. Preferably, the surface temperature of the silicon melt in the silicon molten metal storage unit 130 is 1300 ~ 1400 ℃, the temperature of the lower transfer substrate 140 is 800 ~ 1400 ℃, the moving speed of the lower transfer substrate 140 is 300 ~ 1400 cm / min.

실리콘 용탕 저장부(130)에서 실리콘 용탕의 표면 온도가 1300℃ 미만일 경우 토출 전에 실리콘 용탕이 굳어 버릴 우려가 있고, 실리콘 용탕의 표면 온도가 1400℃를 초과할 경우 토출 후 이송과정에서 실리콘 용융물이 흘러내릴 수 있는 문제점이 있다. If the surface temperature of the silicon melt in the silicon melt storage unit 130 is less than 1300 ° C., the silicon melt may harden before discharge. If the surface temperature of the silicon melt exceeds 1400 ° C., the silicon melt flows during the transfer process after discharge. There is a problem that can be lowered.

또한, 하부 이송기판(140)의 온도가 800℃ 미만일 경우 하부 이송기판(140)과 실리콘 용탕이 접하는 부분에서 실리콘 용탕이 굳어버릴 우려가 있고, 하부 이송기판(140)의 온도가 1400℃를 초과할 경우 실리콘 용융물이 흘러내릴 수 있는 문제점이 있다. In addition, when the temperature of the lower transfer substrate 140 is less than 800 ° C., the molten silicon may harden at a portion where the lower transfer substrate 140 is in contact with the silicon melt, and the temperature of the lower transfer substrate 140 exceeds 1400 ° C. If there is a problem that the silicon melt can flow.

또한, 하부 이송기판(140)의 이송 속도가 300cm/min 미만일 경우 제조되는 실리콘 박판의 두께가 과다하게 두꺼워질 수 있으며, 반대로 하부 이송기판(140)의 이송 속도가 1400cm/min를 초과할 경우 제조되는 실리콘 박판이 너무 얇아지는 문제점이 있다.
In addition, when the feed rate of the lower transfer substrate 140 is less than 300cm / min, the thickness of the silicon thin plate to be manufactured may be excessively thick, on the contrary, if the feed rate of the lower transfer substrate 140 exceeds 1400cm / min There is a problem that the silicon thin film becomes too thin.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 연속주조법을 이용한 실리콘 박판 제조 방법을 나타내는 순서도이다. 4 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a silicon thin plate using a continuous casting method according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 도시된 실리콘 박판 제조 방법은 하부 이송기판 예비 가열 단계(S410), 실리콘 원료 장입 단계(S420), 실리콘 용탕 형성 단계(S430), 게이트 개방 단계(S440), 실리콘 용탕 저장 단계(S450), 실리콘 용탕 토출 단계(S460) 및 실리콘 박판 형성 단계(S470)를 포함한다. Referring to FIG. 4, the illustrated method of manufacturing a silicon thin plate includes a lower transfer substrate preheating step (S410), a silicon raw material loading step (S420), a silicon melt forming step (S430), a gate opening step (S440), and a silicon melt storage step. (S450), silicon melt discharging step (S460) and silicon thin film forming step (S470).

하부 이송기판 예비 가열 단계(S410)에서는 실리콘 용탕 저장부의 하부 일측에 토출부를 형성하는 하부 이송기판을 예비 가열한다. In the lower transfer substrate preheating step (S410), the lower transfer substrate which forms the discharge part on the lower side of the molten silicon storage unit is preheated.

하부 이송 기판은 젖음성이 좋고, 고내식성을 가지며, 용융점이 실리콘보다높은 재질인 것이 바람직하다. 또한, 냉각 후 실리콘 박판을 용이하게 분리하기 위하여, 하부 이송기판은 실리콘과 열팽창계수가 다른 재질을 이용하는 것이 바람직하다. 하부 이송기판은 SiC, Si3N4, 그라파이트(Graphite), 고밀도카본, Al2O3, 몰리브덴(Mo) 등으로 이루어질 수 있다. The lower transfer substrate is preferably made of a material having good wettability, high corrosion resistance, and a higher melting point than silicon. In addition, in order to easily separate the silicon thin plate after cooling, the lower transfer substrate is preferably made of a material having a different coefficient of thermal expansion from silicon. The lower transfer substrate may be made of SiC, Si 3 N 4 , graphite, graphite, high density carbon, Al 2 O 3 , molybdenum (Mo), and the like.

하부 이송기판 예비 가열 단계(S410)는 게이트 개방 단계(S440) 혹은 실리콘 용탕 저장 단계(S450) 이전에 하부 이송기판의 예비 가열이 완료되도록 하면 되며, 본 발명에 따른 실리콘 박판 제조 방법에서 최초부터 하부 이송기판을 예비 가열하여야 하는 것은 아니다.
The lower transfer substrate preheating step (S410) may be such that the preheating of the lower transfer substrate is completed before the gate opening step (S440) or the molten silicon storage step (S450). It is not necessary to preheat the transfer substrate.

실리콘 원료 장입 단계(S420)에서는 실리콘 원료 투입부로부터 실리콘 용융부 내부로 실리콘 원료를 장입한다. In the silicon raw material charging step (S420), the silicon raw material is charged into the silicon melting unit from the silicon raw material input unit.

실리콘 용탕 형성 단계(S430)에서는 실리콘 용융부 내부에서 장입된 실리콘 원료를 용융하여 실리콘 용탕을 형성한다. 실리콘 원료의 용융은 유도 용융 방식이 이용될 수 있으며, 이를 위하여 실리콘 용융부는 실리콘 원료를 저장하며 하부에 출탕부가 형성되어 있는 도가니와, 상기 도가니 외측벽을 둘러싸는 유도 코일과, 상기 출탕부를 개폐하는 게이트를 포함할 수 있다. In the forming of the molten silicon (S430), the silicon raw material charged in the silicon melting part is melted to form the molten silicon. The melting of the silicon raw material may be an induction melting method, and for this purpose, the silicon melting part stores the silicon raw material and has a tapping part formed at the bottom thereof, an induction coil surrounding the crucible outer wall, and opening and closing the tapping part. It may include a gate.

또한, 도가니는 흑연 도가니가 될 수 있으며, 이때, 흑연 도가니는 도 2에 도시된 바와 같이, 외측벽과 내측벽을 관통하는 종방향의 복수의 슬릿이 형성되어 있는 원통형 구조를 갖는 흑연 도가니를 이용할 수 있다. 또한, 흑연 도가니는 도 3에 도시된 바와 같이, 도가니 바닥면의 가장자리로부터 중심방향으로 종방향의 복수의 슬릿이 더 형성되어 있는 것을 이용할 수 있다. In addition, the crucible may be a graphite crucible, where the graphite crucible may use a graphite crucible having a cylindrical structure in which a plurality of longitudinal slits are formed through the outer wall and the inner wall, as shown in FIG. 2. have. In addition, as shown in FIG. 3, the graphite crucible may be one in which a plurality of longitudinal slits are further formed in the center direction from the edge of the bottom surface of the crucible.

게이트 개방 단계(S440)에서는 실리콘 용융부 하부의 게이트를 개방하여, 형성된 실리콘 용탕을 출탕한다. In the gate opening step S440, the gate under the silicon melting part is opened to tap the formed silicon melt.

실리콘 용탕 저장 단계(S450)에서는 게이트 개방에 의하여 실리콘 용융부에서 출탕되는 실리콘 용탕을 저장한다. In the molten silicon storage step (S450), the molten silicon melted from the molten silicon part by the gate opening is stored.

실리콘 용탕 토출 단계(S460)에서는 하부 이송기판을 수평방향으로 구동하여 토출부를 통하여 실리콘 용탕을 토출시킨다. In the silicon melt discharging step S460, the lower transfer substrate is driven in a horizontal direction to discharge the silicon melt through the discharge unit.

실리콘 박판 형성 단계(S470)에서는 하부 이송기판에 의하여 이송되는 실리콘 용용물을 냉각하여 실리콘 박판을 형성한다. In the silicon thin plate forming step (S470), the silicon melt conveyed by the lower transfer substrate is cooled to form a silicon thin plate.

실리콘 용융물의 냉각은 불활성 가스 블로윙 방식이 이용될 수 있으며, 불활성 가스는 대표적으로 아르곤 가스를 제시할 수 있으며, 이외에도 헬륨 가스, 질소 가스 등이 이용되어도 무방하다. In the cooling of the silicon melt, an inert gas blowing method may be used, and the inert gas may typically present argon gas, and in addition, helium gas, nitrogen gas, or the like may be used.

전술한 바와 같이, 실리콘 용탕 저장부에서 실리콘 용탕의 표면온도는 1300 ~ 1400℃가 되도록 하고, 하부 이송기판을 800 ~ 1400℃로 예비 가열하며, 하부 이송기판을 300 ~ 1400 cm/min의 속도로 구동하도록 공정 변수들을 제어하는 것이 바람직하다.
As described above, the surface temperature of the silicon melt in the silicon melt storage unit is 1300 ~ 1400 ℃, preheating the lower transfer substrate to 800 ~ 1400 ℃, the lower transfer substrate at a speed of 300 ~ 1400 cm / min It is desirable to control the process variables to drive.

도 5 및 도 6은 도 4에 도시된 방법으로 제조된 실리콘 박판의 표면 및 바닥면을 나타내는 사진으로, 50 x 50 mm의 크기를 가지며, 두께는 약 360 ㎛ 정도이다. 도 7은 도 5에 도시된 실리콘 박판의 표면을 폴리싱한 후의 표면을 나타내는 사진으로, 두께는 대략 300 ㎛ 정도이다. 5 and 6 are photographs showing the surface and the bottom surface of the silicon thin film manufactured by the method shown in FIG. 4, having a size of 50 × 50 mm and a thickness of about 360 μm. FIG. 7 is a photograph showing the surface after polishing the surface of the silicon thin plate shown in FIG. 5, and the thickness is about 300 μm.

불활성 가스 블로윙 미적용시 실리콘 박판의 표면은 울퉁불퉁한 표면을 갖는다. 실리콘의 액상 밀도는 대략 2.57g/cm3 이며, 실리콘의 고상 밀도는 대략 2.33 g/cm3 이다. 실리콘의 고상 밀도가 더 낮은 결과, 실리콘이 액상에서 고상으로 냉각할 경우 부피가 팽창하게 되며, 고른 팽창이 아닐 경우 표면이 울퉁불퉁하게 된다. 따라서, 제조되는 실리콘 박판의 표면 품질이 좋지 못하다. When inert gas blowing is not applied, the surface of the silicon thin plate has an uneven surface. The liquid phase density of silicon is approximately 2.57 g / cm 3 and the solid phase density of silicon is approximately 2.33 g / cm 3 . As a result of the lower solid phase density of the silicon, the volume expands when the silicon cools from the liquid phase to the solid phase, and the surface becomes uneven if not evenly expanded. Therefore, the surface quality of the silicon thin film produced is not good.

그러나, 도 5에 도시된 바와 같이, 불활성 가스 블로윙, 구체적으로 아르곤 가스 블로윙을 실시한 경우, 제조되는 실리콘 박판이 우수한 표면 품질을 갖는 것을 알 수 있다. 다만, 도 5의 경우 제조된 실리콘 박판의 표면 거칠기가 커서 태양전지용 기판으로 사용하기 위해서는 도 7에 도시된 바와 같이 실리콘 박판의 표면을 폴리싱(polishing)하는 것이 바람직하다. However, as shown in FIG. 5, when the inert gas blowing, in particular the argon gas blowing, is performed, it can be seen that the silicon sheet produced has excellent surface quality. However, in the case of FIG. 5, the surface roughness of the manufactured silicon thin plate is large, so that the surface of the silicon thin plate may be polished as shown in FIG. 7 to be used as a solar cell substrate.

태양전지용 실리콘 기판은 통상 200~400㎛의 두께를 갖는 것을 이용한다. 따라서, 상기 도 4에 도시된 방법으로 제조되는 실리콘 박판의 두께도 200~400㎛로 조절될 경우, 태양전지용 기판으로 쉽게 적용할 수 있다.
The silicon substrate for solar cells uses what has a thickness of 200-400 micrometers normally. Therefore, when the thickness of the silicon thin plate manufactured by the method shown in Figure 4 is also adjusted to 200 ~ 400㎛, it can be easily applied to the solar cell substrate.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. I will understand.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the claims below.

110 : 실리콘 원료 투입부 120 : 실리콘 용융부
121 : 도가니 122 : 유도 코일
123 : 출탕부 124 : 게이트
130 : 실리콘 용탕 저장부 132 : 토출부
140 : 하부 이송기판 142 : 예비가열부
150 : 실리콘 박판 형성부 210 : 외측벽
220 : 내측벽 230,310 : 슬릿
240 : 바닥면
110: silicon raw material inlet 120: silicon melter
121: crucible 122: induction coil
123: tapping section 124: gate
130: molten silicon storage unit 132: discharge part
140: lower transfer substrate 142: preheating unit
150: silicon thin film forming portion 210: outer wall
220: inner wall 230,310: slit
240: bottom surface

Claims (17)

실리콘 원료가 공급되는 실리콘 원료 투입부;
공급된 실리콘 원료를 유도 용융 방식으로 용융하여 실리콘 용탕을 형성하는 실리콘 용융부;
상기 실리콘 용탕을 공급받아 저장한 후, 상기 실리콘 용탕을 일정한 두께의 용융물로 토출하는 실리콘 용탕 저장부;
상기 실리콘 용탕 저장부의 하부에 배치되며, 상기 토출되는 실리콘 용융물을 이송하는 하부 이송기판; 및
상기 이송되는 실리콘 용융물을 냉각하여 박판을 형성하는 실리콘 박판 형성부;를 포함하고,
상기 실리콘 용융부는 상기 실리콘 원료를 저장하며, 하부에 출탕부가 형성되어 있는 도가니와, 상기 도가니 외측벽을 둘러싸는 유도 코일과, 상기 출탕부를 개폐하는 게이트를 구비하고,
상기 실리콘 용탕 저장부에서 상기 실리콘 용탕의 표면 온도는 1300 ~ 1400 ℃이고, 상기 하부 이송기판의 온도는 800 ~ 1400 ℃ 이며, 상기 하부 이송기판의 이동속도는 300 ~ 1400 cm/min인 것을 특징으로 하는 연속주조법을 이용한 실리콘 박판 제조 장치.
A silicon raw material input portion to which a silicon raw material is supplied;
A silicon melting part for melting the supplied silicon raw material by induction melting to form a silicon melt;
A silicon molten metal storage unit configured to receive and store the molten silicon, and then discharge the molten silicon into a melt having a predetermined thickness;
A lower transfer substrate disposed under the silicon molten metal storage unit and transferring the discharged silicon melt; And
It includes; silicon thin film forming unit for forming a thin plate by cooling the transferred silicon melt;
The silicon melting part stores the silicon raw material, and includes a crucible having a tapping part formed at a lower part thereof, an induction coil surrounding the crucible outer wall, and a gate opening and closing the tapping part,
The surface temperature of the silicon melt in the silicon melt storage unit is 1300 ~ 1400 ℃, the temperature of the lower transfer substrate is 800 ~ 1400 ℃, the moving speed of the lower transfer substrate is characterized in that 300 ~ 1400 cm / min Silicon sheet manufacturing apparatus using a continuous casting method.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 도가니는
외측벽과 내측벽을 관통하는 종방향의 복수의 슬릿이 형성되어 있는 원통형 구조를 갖는 흑연 도가니인 것을 특징으로 하는 연속주조법을 이용한 실리콘 박판 제조 장치.
The method of claim 1,
The crucible is
An apparatus for producing a silicon thin plate using a continuous casting method, characterized in that the graphite crucible has a cylindrical structure in which a plurality of longitudinal slits penetrate the outer wall and the inner wall.
제4항에 있어서,
상기 실리콘 용융부에서 형성되는 실리콘 용탕은
상기 흑연 도가니 내부의 중심방향으로 작용하는 전자기력에 의하여 상기 흑연 도가니의 내측벽에 접촉하지 않으면서 유도 용융되는 것을 특징으로 하는 연속주조법을 이용한 실리콘 박판 제조 장치.
The method of claim 4, wherein
The silicon melt formed in the silicon melt is
Apparatus for producing a silicon thin plate using the continuous casting method, characterized in that the induction melting without contacting the inner wall of the graphite crucible by the electromagnetic force acting in the center of the graphite crucible.
제1항에 있어서,
상기 하부 이송기판이 상기 실리콘 용탕 저장부의 하부면을 정의하는 것을 특징으로 하는 연속주조법을 이용한 실리콘 박판 제조 장치.
The method of claim 1,
Apparatus for producing a thin silicon plate using the continuous casting method, characterized in that the lower transfer substrate defines a lower surface of the molten silicon storage portion.
제1항에 있어서,
상기 실리콘 용탕 저장부는
하부 일측에 실리콘 용탕이 토출되는 토출부가 형성되어 있되,
상기 토출부의 하부면은 상기 하부 이송기판에 의하여 정의되는 것을 특징으로 하는 연속주조법을 이용한 실리콘 박판 제조 장치.
The method of claim 1,
The molten silicon storage unit
The discharge part for discharging the molten silicon is formed on one side of the lower side,
The lower surface of the discharge portion is a silicon thin film manufacturing apparatus using the continuous casting method, characterized in that defined by the lower transfer substrate.
제7항에 있어서,
상기 토출부의 두께는 0.2 ~ 2 mm인 것을 특징으로 하는 연속주조법을 이용한 실리콘 박판 제조 장치.
The method of claim 7, wherein
The thickness of the discharge portion is a silicon thin film manufacturing apparatus using a continuous casting method, characterized in that the 0.2 to 2 mm.
제1항에 있어서,
상기 하부 이송기판은 실리콘과 열팽창계수가 다른 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 연속주조법을 이용한 실리콘 박판 제조 장치.
The method of claim 1,
The lower transfer substrate is a silicon thin plate manufacturing apparatus using a continuous casting method, characterized in that formed of a material different from the silicon and the thermal expansion coefficient.
제9항에 있어서,
상기 하부 이송기판은
SiC, Si3N4, 그라파이트(Graphite), 고밀도카본, Al2O3 및 몰리브덴(Mo) 중에서 선택되는 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 연속주조법을 이용한 실리콘 박판 제조 장치.
10. The method of claim 9,
The lower transfer substrate is
SiC, Si 3 N 4 , graphite (Graphite), high-density carbon, Al 2 O 3 and molybdenum (Mo) formed of a material selected from the silicon thin plate manufacturing apparatus using a continuous casting method.
제1항에 있어서,
상기 실리콘 박판 형성부는
불활성 가스 블로윙(blowing) 방식으로 실리콘 용융물을 냉각하는 것을 특징으로 하는 연속주조법을 이용한 실리콘 박판 제조 장치.
The method of claim 1,
The silicon sheet forming portion
An apparatus for producing a thin silicon sheet using a continuous casting method, characterized in that the silicon melt is cooled by an inert gas blowing.
제1항에 기재된 장치를 이용하여 실리콘 박판을 제조하는 방법에 있어서,
(a) 실리콘 용탕 저장부의 하부 일측에 토출부를 형성하는 하부 이송기판을 예비 가열하는 단계;
(b) 실리콘 용융부 내부로 실리콘 원료를 장입하는 단계;
(c) 상기 실리콘 용융부 내부에서 장입된 실리콘 원료를 용융하여 실리콘 용탕을 형성하는 단계;
(d) 상기 실리콘 용융부 하부의 게이트를 개방하여 상기 실리콘 용탕을 출탕하는 단계;
(e) 실리콘 용탕 저장부에서 상기 출탕되는 실리콘 용탕을 저장하는 단계;
(f) 상기 하부 이송기판을 구동하여 상기 실리콘 용탕을 토출하는 단계; 및
(g) 상기 하부 이송기판에 의하여 이송되는 실리콘 용용물을 냉각하여 박판을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속주조법을 이용한 실리콘 박판 제조 방법.
In the method of manufacturing a silicon thin plate using the apparatus of claim 1,
(a) preheating the lower transfer substrate forming a discharge unit on one lower side of the molten silicon storage unit;
(b) charging the silicon raw material into the silicon melt;
(c) melting a silicon raw material charged in the silicon melt to form a silicon melt;
(d) tapping the molten silicon by opening a gate under the silicon melt;
(e) storing the melted silicon melt in the silicon melt storage unit;
(f) driving the lower transfer substrate to discharge the silicon melt; And
(g) cooling the silicon melt conveyed by the lower transfer substrate to form a thin plate; a silicon thin film manufacturing method using a continuous casting method comprising a.
제12항에 있어서,
상기 (a) 단계에서 상기 하부 이송기판을 800 ~ 1400 ℃로 예비 가열하며,
상기 (e) 단계에서 상기 실리콘 용탕의 표면온도가 1300 ~ 1400 ℃가 되도록 실리콘 용탕 저장부의 내부 온도를 조절하고,
상기 (f) 단계에서 상기 하부 이송기판을 300 ~ 1400 cm/min의 속도로 구동하는 것을 특징으로 하는 연속주조법을 이용한 실리콘 박판 제조 방법.
The method of claim 12,
In step (a), the lower transfer substrate is preheated to 800 ~ 1400 ℃,
In step (e), the internal temperature of the silicon molten metal storage unit is adjusted such that the surface temperature of the silicon molten metal becomes 1300 to 1400 ° C.,
Method for manufacturing a silicon thin plate using the continuous casting method characterized in that for driving the lower transfer substrate at a speed of 300 ~ 1400 cm / min in the step (f).
제12항에 있어서,
상기 (c) 단계는
유도 용융 방식으로 실리콘 원료를 용융시키는 것을 특징으로 하는 연속주조법을 이용한 실리콘 박판 제조 방법.
The method of claim 12,
The step (c)
A method of manufacturing a silicon thin plate using a continuous casting method, characterized in that the silicon raw material is melted by an induction melting method.
제12항에 있어서,
상기 하부 이송기판은
실리콘과 열팽창계수가 다른 것을 이용하는 것을 특징으로 하는 연속주조법을 이용한 실리콘 박판 제조 방법.
The method of claim 12,
The lower transfer substrate is
A method of manufacturing a thin silicon sheet using a continuous casting method, characterized in that the silicon and the thermal expansion coefficient is different.
제12항에 있어서,
상기 (g) 단계는 불활성 가스 블로윙 방식으로 이송되는 실리콘 용용물을 냉각하는 것을 특징으로 하는 연속주조법을 이용한 실리콘 박판 제조 방법.
The method of claim 12,
The step (g) is a silicon thin film manufacturing method using a continuous casting method characterized in that for cooling the molten silicon conveyed in an inert gas blowing method.
제12항 내지 제16항 중 어느 하나에 기재된 방법으로 제조되며,
200 ~ 400㎛ 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 태양전지용 실리콘 기판.
Made by the method according to any one of claims 12 to 16,
Silicon substrate for solar cells having a thickness of 200 ~ 400㎛.
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